文丨胖仔研究社

编辑丨胖仔研究社

自然界中，生物具有各种各样的结构和性能。例如，具有良好的弹性、韧性、耐疲劳性能、耐腐蚀和良好的热稳定性等。

这些结构和性能主要由其特殊的形态和排列方式决定。在自然界中，为了适应不同的环境，生物机体通过细胞外基质（ECM）形成复杂的微结构以提高其机械性能和环境适应能力。

尽管表面织构技术已被广泛应用于工业中，但由于制造过程的复杂性以及材料性质的不稳定性，因此难以在实际应用中实现。

然而，这种微结构在工程技术中是必不可少的，并在提高材料强度和韧性、提高材料耐用性等方面具有重要作用。因此，对表面织构技术的研究具有重要意义。

材料的表面织构技术的关键是制备具有特定表面微结构的仿生材料，如多孔材料、薄膜和涂层等。这些仿生材料可以用于提高材料的强度和韧性，从而满足工程应用的要求。

仿生材料可以分为两大类：生物材料和人工制造的人造材料。在自然界中，生物机体通过细胞外基质（ECM）形成复杂的微结构，如树枝状结构、网状结构、纤维结构、纳米颗粒和微晶结构等。

在ECM形成过程中，细胞外基质中的水和/或无机盐通过氢键、静电作用等相互作用，形成复杂的网络和微孔道结构。

当细胞外基质被暴露在环境中时，它将在其周围形成一层很薄的膜，该膜具有良好的弹性和韧性。因此，仿生材料可以有效地提高其弹性性能。仿生材料中最具代表性的是树枝状分子。

树枝状分子具有独特的排列方式，称为树形排列或三螺旋排列。树枝状分子由两个或更多个平行六面体构成，每个六面体由两个或更多个平行四边形组成，每个四边形由一个三角形或菱形组成。

这些链状结构对纳米粒子、纳米颗粒和纳米纤维具有良好的吸附能力。因此，树枝状分子可以通过其特殊的结构来提高材料的力学性能。

超快激光加工技术是指使用激光束对材料进行加工，而不是使用传统的切削加工方法。这种加工方法具有无接触、高效率、高精度等优点，因此在许多领域都得到了广泛应用。

如：金属表面的微加工，建筑材料的表面处理，以及在医学领域中的各种疾病治疗。目前，超快激光技术用于制备表面织构技术已有几十年的历史了。尽管近年来该领域取得了很大进展，但对超快激光加工机理的理解还远远不够。

然而，目前关于超快激光加工机理的研究大多集中在固体上。这主要是由于固体材料的光学性质决定了其在加工过程中的物理特性。

例如：固体材料的光强是通过将光线转变为光强而产生的。当光强超过某一阈值时，就会产生热效应和非弹性效应。在这种情况下，可以使用光折变效应来描述这种热效应。

当光强超过某一阈值时，在材料表面上会出现“光折变”现象，该现象是由于光强超过临界光强值后产生的热效应引起的。当使用超快激光加工时，由于其特殊的光学性质和衍射极限，可以产生“非弹性”现象。这种现象是由于表面张力引起的。

在这种情况下，表面张力可以被视为材料所具有的表面张力与其临界表面张力之间的差异。例如：当材料与激光光束相互作用时，其内部分子会产生分子间相互作用力来抵抗这种相互作用力并形成微结构。

除了上述理论外，基于超快激光加工技术制备仿生织构技术还面临着许多挑战。在超快激光加工过程中，由于材料表面与激光束之间存在的吸收和散射等现象，导致材料表面形貌发生变化并产生高精度织构图案。

此外，由于超快激光加工技术本身存在许多限制和不足之处，例如：制造过程复杂、加工精度低、工艺要求高等。因此，研究人员不断探索新的制备技术和方法以克服这些限制和不足之处。

随着超快激光加工技术的不断发展和完善，各种新型加工方法应运而生。例如：激光辅助微纳加工、激光直写、3D打印等加工方法。由于其独特的优点和局限性而备受

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